谈谈塔式起重机的主要构造及功能

谈谈塔式起重机的主要构造及功能

塔式起重机的品种、型号、规格很多，但从回转支承的方式上区分，可分为上回转塔机和下回转塔机。这两类塔机的整机功能、适用范围和受力性能差别很大，尤其是金属结构的受力性能差别很大，因此要重点分别介绍。至于几大工作机构基本相同，则放在后面分节介绍。

第一节上回转塔式起重机的构造及特点

上回转塔式起重机是回转支承在塔身顶部的起重机，尽管设计型号有各种各样，但其基本构造大体相同。整台的上回转塔机主要由金属结构、工作机构、液压顶升系统、电气控制系统及安全保护装置等五大部分组成。每一部分又多个部件。在这里我们不打算去介绍各种型号塔机的具体构造，只抓住其基本组成及部件的作用和特点作典型介绍。

塔机的金属结构是整台塔机的支撑架，其设计制作的好坏，直接关系到整台塔机的使用性能和使用寿命，也关系到建筑工地生命财产的安全，因而金属结构是塔机的关键组成部分。金属结构的设计计算是一个很复杂的过程，它涉及到负载计算和承载能力分析，不是简单介绍一些公式所能凑效的。本书是介绍塔机应用技术，故不过多解释计算方法。

上回转塔机的金属结构主要包括：底架、塔身、回转下支座、回转上支座、工作平台、回转塔身、起重臂、平衡臂、塔顶、驾驶室、变幅小车等部件。但自升式塔机还要加爬升套架、内爬式塔机还要加爬升装置，行走式塔机要增加行走台车，附着式塔机要加附着架。这些增加的装置大多也以金属结构为主。图2-1为一台既有顶升、又有行走台车的上回转塔机，可以作为典型的构造示意图。

1.底架

2、塔身

3、回转塔架系统

4、起重臂

6、顶升套架

7、附着装置

三、起升式机构的制动器

起升机构的制动器要求可靠耐用，因为制动性能的好坏直接影响安全和就位的准确性。我国现有的起升卷扬机，大体有以下几种制动方式：

1.电磁抱闸（也叫电磁铁制动器）

2.液力推杆制动器

3.盘式制动器

4锥形转子电机制动器

五、起升机构的选择计算

1.起升速度的计算

4极电机 n电=1420r/min

6极电机 n电=960r/min

8极电机 n电=720r/min

第八节液压顶升装置

配合爬升套架一起，完成自升功能或内爬功能。在本节我们以自升式塔机的顶升加节为代表来说明这一问题。

二、液压系统的工作原理

液压系统传动的主要工作原理是：受压液体介质，只传递压强，而其力的方向总是与液体的界面垂直。我们知道：作用在一个面上的力，等于其面积与压强的乘积。只要我们能设法提高液体的内压强，再把活塞面作得足够大，我们就可以在活塞上获得相当大的压力，这就是液压缸的作用。而增加压强，我们可以用小活塞去实现。每个小活塞受的力不大，但要足够快的运动速度，才能获得足够的高压介质的流量。这就是液压泵的作用。泵工作时所作的功：

五、典型的液压顶升系统分析

1.泵

系统的动力源是一台电机带动一个油泵，二者装在油箱之上。电机就用普通的鼠笼式电机就可，因为它无需调速和制动。泵按压力高低的不同，可以是叶片泵、齿轮泵和柱塞泵，以叶片泵压力最低，柱塞泵压力最高，用得最多的是齿轮泵，压力正处于中高档。

2.益流阀

液压油从油箱经过加压以后，首先要布置一个压力表显示压力，同时也要有个溢流阀来控制系统最高压力。溢流阀也叫安全阀，它有一个辅助接口，使阀芯能在高压油推动下移动，从而接通主通道，使压力油直回油箱。产生溢流压力的大小由人为调节。这样可以保护泵不至于在过高的压力下工作。

3.换向控制阀

在顶升回路里，换向阀一般采用三位四通的手动换向阀。顶升液压缸是双向可逆的，其中没有活塞杆的一端叫油缸大腔，有活塞杆的一端叫小腔。所谓三位，是指换向阀有三个操作位置，即：中间位、顶升位、回缩位。当处于中间位时，进油口与回油口直通，高压油直接回油箱，活塞不动作。当打入顶升位时，进油口通油缸大腔，回油口接小腔，油缸活塞杆慢慢伸出，实现顶升作业。当打入回缩位置时，进油口通小腔，回油口接大腔，这时活塞杆回缩。

4.平衡阀

在实际顶升作业中，为了保障油缸工作的平稳，无论大腔或小腔，

排油量是不相同的，如果油液自由排出，会造成压力的随便升降，活塞两侧受力就不稳定，活塞杆工作就不稳定。平衡阀就是用来控制排油的压力的。只有在某一压力下，平衡阀才能打开，开始排油，不达压力就关闭，就不会排油，这样作用在活塞两侧的压力就稳定了，油缸的工作也就平稳。有了平衡阀，还可以避免下降时可能产生的超速现象，即使换向阀打到中位，塔机上部可在空中停留一段时间保持不动。平衡阀最好与油缸直连，不再设管，这样，即使进油口压力油管破裂，有平衡阀锁住回油腔，也不至于有油缸突然回缩的危险。

5.过滤网

液压系统是最怕小孔堵塞的，因为小孔堵塞会导致功能失常，从而使系统出故障。为此液压油要求非常清洁，不含杂质。为此，在回油口要设过滤网，以吸附油内杂质。过滤网还要经常清洗，把网上杂质清除干净。

第九节塔式起重机的安全保护装置

塔式起重机是高空作业设备，本身又高，覆盖面又大，臂架活动区域往往伸到非施工面范围，加上操作人员和安装人员常常在高空作业，所以安全要求很高。除了施工现场要有严格的安全施工规程以外，在塔机本体上，也设置了一些安全保护装置。在塔机使用中，用户应该要保证这些安全保护装置正常发挥作用。任何忽视安全机构的作法都有可能引起重大事故和损失。现在让我们分别介绍这些安全装置的机理和作用。

一、起重力矩限制器

起重力矩限制器是用来限制塔机的起重力矩的。在塔机型号介绍中，我们已经讲过，塔机的型号是以其主参数起重力矩来划分的。一台塔机的额定起重力矩是以其基本臂长（m）和相应起重量（t）的乘积来定义的。所以起重力矩是最重要的主参数，超力矩起重是最危险的事情，弄得不好，会导致机毁人亡。故塔机上必须设力矩限制器，以便接近危险工况就报警或断电，不容许塔机超力矩使用。

二、起重量限制器

起重量限制器是限制起重量的。其作用一是保护电机，不至于让电机过多超载；再一方面是给出信号，及时切换电机的极数，不至于发生高速档吊重载，防止起升机构出现反转溜车事故。起重量限制器同样也是一个很重要的安全保护装置。

三、高度限位嚣

起升高度限位嚣用以限制吊钩的起升高度，以防止吊钩上的滑轮碰

护。

四、变幅限位器

老式塔机的变幅限位器，采用碰块直接触动限位开关。小车臂架式的小车上就装有碰块，臂头和臂根部都装有限位开关，对小车向外和向内行走都有限位。

五、回转限位器

回转限位器的目的是防止单方向回转圈数过多，使电缆打扭。老式塔机的电缆有带集电环的回转接头，就像电机转子滑环一样。这样不仅成本高，而且安装也不方便。有了回转限位，就可防止单方向扭转，电

板齿轮的多功能限位器，该钢板齿轮与回转支承的大齿圈开式啮合，钢板齿轮的轴与多功能限位器的伸出轴相连，正如图2-30所示。当塔机回转时，大齿圈带动钢板齿轮转，从而带动限位凸轮，通过微动开关对回转机构的电路加以控制。

3.夜间防撞警示灯

高塔应该设防撞警示灯，以免发生航空灾难。

4.风速仪

5.避雷针

50m以上高塔，应该设置避雷针，以防雷击和塔机产生过大的静电感应。

第三章塔式起重机的电控系统

塔式起重机的电控系统是指挥系统，是塔机的神经中枢。其性能与质量直接决定一台塔机的性能和品牌。据统计，塔机运行中的故障有百分之七十以上出于电控系统。所以，学习和掌握电控系统的原理和基本知识很重要。

第四节电控系统的安全保护措施

二、对电机的保护

对电机的保护主要目标是防止短路和过热。这有三种装置：

1.短路保护

一般熔断器和过流自动脱扣开关就是短路保护装置。三相异步电动机发生短路故障或接线错误短路时将产生很大的短路电流，如不及时切断电源，将会使电动机烧毁，甚至引发更重大的事故。加装短路保护装置后，短路电流就会使装在熔断器中的熔体或熔断丝立即熔断，从而切断电源，保护了电机及其他电气设备。

为了不使故障范围扩大，熔断器应逐级安装，使之只切断电路里的故障部分。但熔断器应装在开关的负载侧，以保证更换熔断丝时，只要拉开开关，就可在不带电的情况下操作，常用的熔断器有RC型（插入型）、RI型（螺旋型）、RTO型（管式）和RS型（快速式）。

2.过载保护

热继电器就是电动机的过载保护装置。电动机因某种原因发生短时过载运行并不会马上烧坏电机。但长时间过载运行就会严重过热而烧坏铁芯烧组，或者损坏绝缘而降低使用寿命。因此，在电动机电路中需要装热继电器加以保护。在电动机通过额定电流时，热继电器并不动作，当电流超过额定值20%以上连续运行时，热继电器应在20分钟内动作，切断控制电路并通过连锁装置断开电源。一般热继电器的运作电流，定

以内。因而靠热继电器动作来保护电机作用并不大，因为热继电器的热元件是靠电流值在起作用，要发生作用需要时间较长。但塔机电机发热主要在低速运行，低速散热条件差，电流未必大多少，可绕组发热严重，温度很高。特别是带涡流制动器的绕线电机，如果没有强制通风散热，低速运行是烧坏电机的主要原因。这种情况下一是最好加强通风，再一个办法是绕组内预埋热敏电阻。当绕组温度升到一定值，就让切断控制回路，让该电机断电。这是一种较好的保护电机的办法。然而热敏电阻的动作要校准，而用户却常常忽视这种校准工作，而且一看到用热敏电阻容易断电就不愿意用它，实际这是一种违背科学的作法，是损耗性的操作。

3.失压保护

电动机的电磁转矩是与电压的平方成正比的，也即N=V2/R。若电源电压过低，而外负载仍然是额定负荷，那就将使电动机的转速下降，依靠加大转差率来获得所需要的电磁转矩。这时转子内感应电流大大增加，跟随着定子电流也增加。电动机长时间地在低速大电流下运行，发热严重。N=I2·R。这将使电机容易烧坏。所以在电压过低时，应及时切断电动机的电源。这就要求有失压保护。塔式起重机要求电源电压不得低于额定工作电压的10%。但实际上很多工地做不到。这时只能靠失压保护装置来控制。失压保护装置一般设在自动脱扣的空气开关内，还有自藕降压补偿器，也设有失压脱扣装置。在接触器的电磁线圈控制回路中，对电压也有要求，电压过低线圈磁力保不住，也会跳开。如果工地老发生这种现象，就应调整电源电压。必要时就要加大变压器的容量。

三、人身安全保护

塔式起重机主要由金属结构件组成，如果电路漏电，对人的威胁是很大的，所以电气系统必需要有这方面的保护。

1.操作系统安全电压

塔机的控制电路，要求用电源隔离变压器把380V电压变为48V以下的安全电压，这样人接触动力电压的机会就很少了，可以提高安全保障。

2.可靠的接地

塔机的金属结构、电控柜都要可靠的接地，接地电阻不得大于4Ω。要经常加以检查。

意外漏电事故或三相电压不平衡。这就是三相五线制的要求。

3.保证电气系统的绝缘良好

要经常检查电路系统对地的绝缘，绝缘电阻应当大于0.5MΩ。当然越大越好，防止意外接通金属结构件，电线电缆不要与尖锐的金属边缘接触，以防磨破发生漏电事故。

四、信号显示装置

一台塔机立起来后，总是要和周围的人和物发生关系，会影响周围环境条件，因此有必要设置信号显示装置，提醒所有相关人员的注意。

1.电铃

塔机电气系统装有电铃或报警器，塔机运行前，司机须用电铃声响通知相关人员，提醒注意：塔机要动作了。当塔机超力矩或超重量时，电铃也会发出响声，表示超负荷了，司机自己也就知道要小心谨慎了。

2.蜂鸣器及超力矩指示灯

联动操作台内设蜂鸣器，当塔机起重力矩达到额定力矩的85%～90%时，蜂鸣器和指示灯会发了响声和灯光，预先提醒司机小心操作，快到满负荷了。

3.障碍指示灯

为避免其它物体与塔机发生碰撞，在塔机顶部和起重臂前端，各应装一个红色障碍灯，以指示塔机的最大轮廓、高耸高度和位置。这些障碍类，在夜间停机后也应该接通。主要防止飞机撞击塔机。障碍应接在照明电路内。

4.电源指示

在塔机的操作台面板上，应该装有电源指示灯和电压表，当合上空气自动开关后，总电源接通，电压表的电压就可显示出来。一般要求电压在380±5%的范围内，才可以正常操作。当按下总开关按钮后，电源指示灯亮，表示控制系统已通电，塔机已准备好，可以正常工作。